轉印是一種新興的材料組裝和微納制備技術,主要通過高聚物印章將施主襯底上的微納物體(如功能元件)剝離并印制到受主襯底上,在新型電子器件,尤其是需要將功能元件與柔性襯底集成的柔性無機電子器件領域具有重要的應用前景。根據印制過程中印章與受主襯底是否接觸,轉印技術可分為接觸式轉印和非接觸式轉印。其中,接觸式轉印技術由于印章與受主基體接觸,受主基體的性質和幾何極大的限制了接觸式轉印技術的適用范圍;而非接觸轉印技術消除了這些限制,能夠將功能器件轉移到任意襯底上。現有的非接觸轉印技術中,應用最為廣泛的是激光驅動轉印技術,但激光熱效應產生的較高溫度通常會對印章界面造成損傷,這限制了其應用范圍。
基于該挑戰,浙江大學的宋吉舟教授團隊提出了一種新型激光驅動的轉印技術,他們通過巧妙的力學設計,在印章中引入腔壁附著金屬層的空氣微空腔,并使用微結構薄膜對空氣微空腔進行封裝,獲得了一種在較低溫度下界面黏附可調的彈性印章。該印章在激光束的作用下,空腔壁面上附著的金屬層吸熱,導致空腔內的空氣溫升發生膨脹,使微結構薄膜發生變形降低黏附。結果表明,在100℃的溫升下,界面強弱黏附比就可達1000。另外,印章通過模具法制備,避開了繁瑣復雜的光刻、刻蝕等工藝,使得印章的成本大大降低。
該技術可在較低的溫度下實現非接觸轉印,不會對器件和印章造成損傷。通過對激光束的編程控制,該方法可以將微米尺度的LED芯片和硅片可編程的集成在任意基底上。這種創新性的激光驅動非接觸轉印技術,為制備柔性無機電子器件提供了新途徑,并有望在紙質電子、生物集成電子和MicroLED顯示器等領域發揮重要作用。
該研究以“Laser-Driven Programmable Non-Contact Transfer Printing of Objects onto Arbitrary Receivers via an Active Elastomeric Micro-Structured Stamp”為題發表于National Science Review。浙江大學的宋吉舟教授為論文的通訊作者,博士生羅鴻羽是第一作者。
論文信息:https://doi.org/10.1093/nsr/nwz109
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